电网能否支撑起驱动交通的使命满足电动汽车充电需求_技术

汽车从加油变成充电，交通能源来源将发生巨大迁移。电网能接力石油，承担起驱动交通的使命吗？

很多人的意见是，中国电网太强大了，电动汽车充电需求如九牛一毛，不算什么。

《电动汽车观察家》征询各方和思考的结论是，目前的电动汽车充电需求，对于硕大的电网而言，确实如同稻草之于骆驼。但稻草日积夜累，负担加重。而且，负重并非均匀分布于骆驼的驼背，而是集中于负重最大的部位。骆驼虽大，也将苦于这难以承受之轻。

很多人寄希望于在充电和电网的互动中解决问题，一些储能新技术的应用也被寄予厚望。

未来究竟会怎样？

1、全网还无感，局部现痛点

电动汽车充电，已经挑战到电网输配电能力了吗？

目前完全没有。中国新能源汽车保有量近300万辆，这一数字是空前的，在全球也是第一。但是相对于中国的大电网而言，充电量还很少。

由于没有机构公布总充电量，我们不妨简单测算一下，并且各项条件都以最大匡量计算。

中国大概有240万辆新能源乘用车。假设日均行驶60公里，百公里耗电20度的话，日均充电12度。那么累计日均充电2880万度，全年不过105.12亿度。

另外一个可以参考的数据是，作为全国最大的充电运营商，特来电2018年总充电量约11.3亿度。特来电目前有12.12万个充电桩，而全国商用、用户自用等充电桩77.7万个，按份额简单套算，2018年总充电量不过72.44亿度。

而2018年，中国全社会用电量6.84万亿度，城乡居民生活用电量也高达9685亿度。因此，从整张电网供电来看，电动汽车目前的耗电量几无影响。

不过，在电网的局部末端，已经出现了一些电力供应不能满足充电基础设施建设需求的情况。

由于没有充电桩，一位车主通过家用电源充电（俗称飞线）

充电建设运营商星星充电，既有公共充电业务，也为车企提供私人车主安装服务。星星充电研发总经理李德胜说，到现在为止，充电需求对电网影响不大，只有老旧小区有一些问题。“现在高层小区每家配电10kw左右。”在扣除日常的照明空调等家用电器需求后，余量已经很少，很难为电动汽车充电桩提供容量。

云度汽车充电业务负责人庄军锋也告诉《电动汽车观察家》，有的小区出现了先到先得的现象：一开始还可以给电动汽车安充电桩，后来发现负荷不够，就不再允许新建充电桩了。

对于新建小区，虽然国务院曾出台文件要求停车位必须100%具备安装条件，但是落实情况不好。“虽然有国家政策，但是没有具体管理办法，也有没有那个部门负责。”庄军锋说。在云度车主中，有60%因为小区供电负荷不足，无法安装充电桩。

丘隅咨询执行董事李立理表示，老旧小区的电力设备产权也不一样，有的是电网公司运营管理的，有的是物业开发商，对于充电需求的响应，不同的开发商态度不一，电网公司也不能深入干预小区。

除了私人充电桩，一些民营公共充电运营商也抱怨，虽然电网公司表态支持充电设施建设，但他们的增容或者接入的需求并不能得到满足。

李立理说，原因主要是现有供电能力和设施不足，而对于增容需求，电网公司必须从整个城市的电力规划出发来考虑，另外增容也需要增加投资。李立理曾经在国家电网能源研究院从事电网研究多年。

2、充电需求将数倍增长

以上都是现状，未来呢？

一方面，未来中国新能源汽车的总量还将高速发展。根据中国的规划，2020年中国新能源汽车当年产销200万辆，保有量500万辆；2025年和2030年，新能源汽车当年产销占汽车总产销比重分别为15%和40%，换算下来分别预计是500万辆或1500万辆。

如果乐观来看，以2025年新能源汽车总保有量达到3000万辆计算，充电量就将是目前的10倍以上。

另一方面，还要考虑这些车辆的充电模式。根据国家发改委发布的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年）》（下称《充电发展指南》），中国新能源汽车将建立“用户专用桩为主+分散式公共充电桩”为辅的模型。《充电发展指南》提出，到2020年，全国要建成430万个用户专用充电桩和50万个分散式公共充电桩。

资料来源：《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年）》

在这一充电模式下，中国新能源汽车大部分要在用户的家中完成充电，也就是负荷增加到居民用电上。

结果会怎样？

充电总量看起来仍然不是很大问题。

再做一个简单测算：

假设2030年有1亿辆电动汽车，仍假设日均60公里，百公里耗电20度的话，日均充电12度，不过12亿度电，一年也就是4380亿度。而2018年全社会用电量6.84万亿度，占比不到7%。

不过，考虑到新能源汽车要以家用桩为主，4380亿度充电量基本要在城乡居民用电的份额里出。2018年城乡居民生活用电量9685亿度，4380亿度占比超过45%。

45%。听起来比例已经很大了。电网能为电动汽车增加这些配电容量吗？

3、增容空间有限

中国电力输配电网络，是高压输送，逐级降压配送的模式。电动汽车未来大幅增加的充电需求，如果要通过增容来解决，输配电系统能否支持？

发电输电配电用电模型图示

杭州伯坦科技有限公司总经理聂亮，曾在国网系统从事电动汽车运营服务多年。他认为，应对电动汽车充电需求，从发电端、送电端到500kv这段是没什么问题的。

“问题在于大城市，到220kv这段负荷就不够了。中小型城市，220kv这段问题也不大，因为它本身用电量小。但是，再往下，110kv这段问题就大了。我们现在的配电主要是1万伏和4万伏，这两个等级都是110kv这端出来的。在这个地方就会遇到瓶颈。”

他解释说，110kv电压等级增容的瓶颈，主要是电力设备需要的土地不够，线路走廊还行。

配电网到了10kv等级时，新增开关站比较简单，但是线路走廊没有。

他认为，在电动汽车充电量不多的情况下，可以用增容来过渡，但大规模增容空间基本没有，特别是在大城市。

李德胜认为，对于电动汽车新增充电需求，一方面要考虑用电量，“电动汽车充电符合和现在空调负荷差不多。居民用电很大的量也是空调用电。”另一方面要考虑要算同时率，来考虑配电量。由于现在电动车主白天开车出去，在夜间充电，和空调等家用电器的用电高峰叠加。

“增容肯定是要去做的。”李德胜说，但是增容的前景并不乐观。在北上广深这些大城市，电力通道很窄，已经满负荷运营，增容难度极大。“很多城市不具备让铺设新电缆的条件，另外寸土寸金，变压器未必都能找到地方来访。在三四线城市，增容的空间还比较大。

“另外，按什么来增？相对而言，电器用电量是固定的。但电动汽车充电需求的增幅，什么时候增容到什么程度，很难去预估。就像下水道，不能每一年挖开扩容，必须长期来规划。”

不过，李立理认为配电增容的难度，想办法是能解决的。包括北京、上海，比如加储能设备等等，就能解决电能瓶颈的问题。“关键还是缺乏可行的商业模式。假如有投资回报的商业模式，就能找到方法。”

4、有序充电、储能、V2G……能指望吗？

在增容难度极大情况下，不少充电运营商、电力企业提出了新的解决方案。

李德胜认为，应当引导电动汽车车主有序充电。星星充电就提出了一项家庭能源管理系统解决方案，把充电桩和家用高能耗电器结合起来，比如空调，相当于充电能源管理，将集中的充电行为分散到负荷不大的阶段。

另外，结合储能的技术，“如果把白天的低谷用电利用起来，还是有一定的利用场景的，也是解决方案之一。”

特来电董事长于德翔介绍智能充电网，管理电动汽车群充电

特来电董事长于德翔多年来也一直呼吁，现行充电桩的无序充电必将对电网造成巨大冲击。由此特来电提出柔性充电概念，也在探索建立群管群控、有序充电的智能充电网。

但是，聂亮认为有序用电、群管群控，都不可能实现。

“消费者不能接受充电安排，凭什么我只能这个时候充，不能那个时候充？”他还回忆说，2002年到2003年间，全国缺电也缺负荷，也提出了按需用电的概念。但是，首先，排序就没法排，哪些电力需求应该排在前列？其次，对于电动汽车存量充电需求可以这么做，但对于增量不行：潜在的电动汽车车主一看这种情况，可能就不买电动汽车了。

此外，行业内外还提出了各种技术或者模式，来试图解决电动汽车充电难题。

有人提出电动汽车V2G可能缓解电网负荷。让电动汽车在谷电期间充电，在充电高峰期间向电网放电，给其他电动车主充电提供电力。

但李德胜认为，V2G难担此任。首先，放电给电网赚一点差价，可能还不够充放电的损耗。其次，在谷电时间，大家上班，车都走了。而下班后，车都要充电。

他认为V2G的应用场景，只是特殊紧急用电场景，比如道路救援，临时补电等。

对于V2G，聂亮说，“你上来的电质量不行，功率又小”，对电网有百害而无一利。

有人提出，可以利用可再生能源发电给电动汽车充电。但聂亮也认为不可行。“电动汽车充电时，你是有风还是有光呢？都没有。”可再生能源发电与电动汽车充电需求之间，存在多重错配，包括太阳能发电电量太小，而电动汽车电量需求大；光伏在白天发电，而电动汽车往往在夜间充电；可再生能源发电往往在边远地区，而电动汽车在大城市使用。

如果可再生能源再加一个储能电池呢？聂亮说，“本来是一套电池折旧，现在两套电池折旧。技术上可行，商业上也不可行。”

“另外就算这些都可行，电网你要不要接入？如果还得接入，那不是多此一举吗？”聂亮说。

5、未来能源补充方式难料

充电总量不大，但是分布集中在输配电瓶颈位置，起初问题不大，但日积月累，难以持续。

“目前唯一可行的，就是把负荷集中起来，这样电网就比较容易调配。”聂亮主张，电动汽车应当以集中充换电为主，私人用桩为辅。

星星充电的公共充电站

庄军锋也认为，最终极的解决方案，很可能是没有私桩，用大型充电站统筹满足所有充电需求。“充电技术一直在更新迭代。3到5年内，10分钟充满80%肯定能实现。”

集中充换电相当于将充电需求从居民用电转移到工业用电，将充电负荷从瓶颈位置转移出来。聂亮说，构建一个电网的话，电压等级越高的越好构建。“比如构建一个500千伏的，就建在郊外，线路走廊通畅，地方也大。我们假设电池能量密度有提升，如果电池包比较轻了，充好电，用车拉到城市中心地带的快换站都行。”

聂亮认为换电更有优势。换电站对于零散的电动汽车电力补充需求而言，就像一个缓冲池。“基本上电力负荷是平的。”因为换电站可以自主调配给换下来的电池包充电的时间。

至于很多人提出的电池包标准不一，无法互换的问题。聂亮认为，这不是重要问题。刚开始不同车企建不同的换电站。电池包的标准慢慢会统一的，市场会推动统一。另外，中电联也在准备出台换电标准。

李立理表示，现在个人专属充电桩占用7kw的配电容量，虽然大家认为是理所当然，但确实不可持续。他预测，小区充电会可能会像停车管理一样，变成统一的事情。

但相对于到公用充电站充电，李立理还是更看好家里有充电桩的模式。“用户体验更好，更符合电动汽车本身的特点。如果有序用电优化管理做好的，本身的成本也会有竞争力的。消费者会愿意为他买单。”